Чем отличаются подшипники качения и скольжения?
Содержание:
За минувшие десятилетия подшипники нашли широкое применение во многих механизмах, где присутствуют вращающиеся элементы. Наиболее распространены они в часах, валах двигателя, оборудовании для работы в шахтах. Даже во многих парковых аттракционах применяются подшипники, например, в колесе обозрения.
Подшипник представляет собой кольцо, насаженное на предмет цилиндрической формы. В зависимости от особенностей конструкции, деталь может применяться для самых разных целей. Например, радиальные подшипники в автомобилях используются для надежной фиксации колеса на оси. Упорные подшипники можно найти в колесиках офисных кресел. Выделяют более семи видов данной детали. Все они, как правило, выполняют три задачи:
- Связь между вращающим элементом и подключенными к нему деталями, механизмами, передача на них нагрузки.
- Уменьшение сопротивления в местах соприкосновения вала и связанной с ним конструкции.
- Фиксация вала или оси в определенной позиции.
В настоящее время наиболее распространены два типа подшипников: качения и скольжения. Ниже будут приведены основные отличия этих видов, перечислены области применения и особенности конструкции.
Подшипники скольжения
Этот тип деталей представляет собой кольцо, внутри которого находятся втулки или валы. Кольцо надевается на вал, фиксируя его в одном положении, после чего начинает крутиться, не меняя своего положения. Подшипники скольжения делятся на разъемные и неразъемные. Последние представляют собой кольцо с отверстием для втулки. Разъемный состоит из двух элементов: один насаживается на вал, а второй выполняет роль защелки, фиксируя подшипник на одном месте. Такая конструкция является более удобной и простой в использовании. Поэтому разъемные подшипники больше распространены.
Когда вал приходит во вращение, он соприкасается с подшипником скольжения. Между ними возникает трение, и постепенно детали начинают изнашиваться. Также это замедляет скорость вращения. Чтобы уменьшить эти негативные эффекты, используются специальные смазки. Они уменьшают трение, увеличивают срок службы конструкции и уводят тепло, не допуская перегрева.
В качестве смазки могут использоваться самые разные вещества. Их можно разделить на газообразные, жидкие и твердые. Жидкие смазки применяются практически во всех современных скользящих подшипниках из-за высокой практичности. Твердые используются в деталях, которые подвергаются высокой нагрузке. Чаще всего в качестве твердой смазки используется графит. Газообразная используется на предприятиях с высокоточным производством, где установкам приходится работать в особых режимах и осуществлять движение с максимальной точностью. Такой вид смазки позволяет зафиксировать вал и подшипник таким образом, чтобы они не касались друг друга.
К преимуществам подшипников скольжения можно отнести:
- детали могут похвастаться долговечностью, т.к. очень редко ломаются и приходят в негодность;
- невосприимчивы к высоким нагрузкам и сильным вибрациям;
- обладают небольшим радиальным размером, что упрощает монтаж и эксплуатацию;
- разъемные подшипники скольжения легко демонтировать и заменить на новые, не разбирая другие части установки;
- во время работы не производят много шума;
- способны работать в пространстве, заполненном жидкостью;
- при правильной настройке и грамотном распределении смазки можно добиться такого положения вала и подшипника, что они не практически не будут касаться друг друга, что во много раз продлевает срок службы;
- обладают высоким КПД и способны работать с валами любых типов и размеров.
У подшипников скольжения можно выделить следующие недостатки:
- при использовании некачественной смазки трение между подшипником и валом сильно увеличивается, из-за чего детали быстро приходят в негодность;
- смазка для подшипников скольжения стоит довольно дорого;
- рекомендуется регулярно проверять рабочие условия на соответствие нормативам;
- несмотря на отличный КПД, у подшипников качения этот параметр выше;
- вал и подшипник обладают разным сроком службы, поэтому на определенном этапе работы потребуется заменить лишь одну деталь, и только через некоторое время - другую;
- подшипники скольжения не могут похвастаться высокой долговечностью;
- при изготовлении используются более дорогие материалы, чем при производстве других типов подшипников.
При выборе подшипников скольжения следует учитывать эти преимущества и недостатки. Это поможет выбрать оптимальную модель.
Подшипники качения
Конструкция подшипников качения является более сложной, чему у скольжения. У них два кольца разных диаметров. Это необходимо для того, чтобы остальные детали конструкции разместились таким образом, чтобы занимать меньше объема. Внутри большого кольца и снаружи маленького проделываются желоба. В них помещаются тела качения, шарики, иглы и другие элементы, которые и будут определять предназначение детали. Во время использования подшипника большое кольцо остается неподвижным, а за счет дополнительных тел обеспечивается наименьшее трение с маленьким, которое находится в движении.
Подшипники качения могут содержать в конструкции сепаратор. Это кольцо большого диаметра. Оно содержит в себе отверстия, расположенные друг от друга на равном расстоянии. Отверстия нужны для установки тел качения. Благодаря им требуется устанавливать меньшее количество дополнительных деталей при таком же уровне эффективности. Большая часть современных подшипников качения изготавливаются с сепаратором. Если этот элемент у конкретной модели отсутствует, то в нее приходится устанавливать дополнительное количество тел качения, чтобы добиться оптимальных значений у характеристик и высокой грузоподъемности. Подшипники без сепараторов имеют низкое ограничение скорости вращения вала.
Подшипники качения также делятся на закрытые и открытые. Первый тип имеет в конструкции защитные элементы, которые оберегают конструкцию от воздействия окружающей среды. У таких подшипников не нужно менять смазку, также их не требуется обслуживать. Открытые детали обладают меньшей долговечностью. Они не защищены от попадания внутрь конструкции пыли, грязи и посторонних объектов, которые способны довольно быстро привести к износу детали.
Основное достоинство подшипника качения заключается в том, что во время работы сила трения между ним и валом очень мала. Тела качения, имеющиеся в конструкции элемента, снижают количество энергии, затрачиваемой во время работы. Соответственно, подшипнику нужно прилагать меньше усилий во время вращения. Это обеспечивает больший КПД и долгий срок службы, чем у аналогов, относящихся к типу скольжения.
У подшипников качения можно выделить следующие достоинства:
- возможность работать при высоких скоростях вращения вала;
- при высоких нагрузках и сильном внешнем воздействии вал остается неподвижным за счет надежной фиксации подшипником;
- во время работы конструкция практически не шумит;
- подшипники качения обладают небольшими размерами;
- благодаря закрытой конструкции не требуется менять смазку, что упрощает эксплуатацию;
- такие подшипники способны работать при высоких температурах, они не перегреваются и не теряют своих свойств.
Подшипники качения обладают следующими недостатками:
- более высокая стоимость в сравнении с подшипниками скольжения;
- обладают более сложным процессом производства;
- кольца имеют большой диаметр;
- не рекомендуется использовать в среде с повышенной влажностью;
- нельзя использовать вместе с валом, имеющим высокую загруженность;
- обладают меньшей надежностью, чем подшипники скольжения.
При выборе вала качения нужно учитывать их плюсы и минусы.